Функции протеогликанов. 1) Связывание катионов К+, Na+; 2)

Функции протеогликанов. 1) Связывание катионов К+, Na+; 2) Связывание воды; 3) Из-за своей высокой вязкости гиалуроновая кислота служит смазочным материалом в суставах; 4) Гиалуроновая кислота участвует также в морфогенезе мезенхимальных клеток; 5) Все выше перечисленные свойства протеогликанов придают эластичность, тургор соединительной ткани.

Минеральная часть кости состоит главным образом из Са3(РО4)2, кроме того, она включает карбонаты, фториды, гидроксиды и цитраты. В состав костей входит большая часть Mg2+, около четверти всего организменного Na+ и небольшая часть К+. Кристаллы кости cостоят из гидроксиапатитов, имеющим приблизительный состав Са10(РО4)6(ОН)2. Кристаллы имеют форму пластинок или палочек размерами 8-15*20-40*200-400 А.

Неорганические компоненты составляют только около 1/4 объема кости; остальную часть занимает органический матрикс. Однако вследствие различия в удельной массе органических и нероганических компонентов на долю нерастворимых минералов приходится половина массы кости. Вследствие неорганической кристаллической структуры упругость кости сходна с упругостью бетона.

Органический матрикс на 90% состоит из коллагена и лишь очень небольшой части протеогликанов. Коллагеновые фибриллы костного матрикса образованы коллагеном I типа, который входит также в состав сухожилий и кожи. В кости имеется небольшой белок (49 аминокислотных остатка), который прочно связан с кристаллами гидроксиапатита. Считается, что этот белок регулирует связывание Са2+ в костях и зубах. Для синтеза этого белка, необходим витамин К.

Образование кости является сложным процессом. Клетки мезенхимального происхождения - фибробласты и остеобласты - синтезируют и выделяют в окружающую среду фибриллы коллагена, которые проникают в матрикс, содержащий протеогликаны и гликозаминогликаны

Минеральные компоненты поступают из окружающей жидкости, которая является "пересыщенной" этими солями. Сначала происходит нуклеация, т.е. образование поверхности, на которой уже может легко происходить формирование кристаллической решетки. Образование кристаллов минерального остова кости запускает коллаген. Электронномикроскопические исследования показали, что формирование минеральной кристаллической решетки начинается в зоне, находящейся между коллагеновыми фибриллами. Затем эти первые кристаллы становятся центрами нуклеации для отложения гидроксиапатита в пространстве между коллагеновыми волокнами.

Формирование кости происходит только в непосредственной близости от остеобластов, причем минерализация начинается в хряще, который состоит из коллагена, погруженного в протеогликановый матрикс

Протеогликаны повышают растяжимость коллагеновой сети и увеличивают степень ее набухания. По мере роста кристаллы вытесняют протеогликаны, которые деградируют под воздействием лизосомальных гидролаз. Вытесняется также и вода. Плотная, полностью минерализованная кость практически обезвожена. Коллаген составляет в ней 20% по массе.

Помимо коллагена в кости имеется также хондроитинсульфат, который играет важную роль в обмене веществ костей. Он образует с белками основное вещество кости и имеет большое значение в обмене Са2+. При его разрушении связывание Са2+ нарушается. Считают, что Са2+ связывается с сульфатными группами хондроитинсульфата, который, являясь полианионом, обладает свойствами активного ионного обмена.

В целом минерализация кости характеризуется взаимодействием следующих трех факторов: 1)Местное повышение концентрации ионов фосфата; 2) Сдвиг рН; 3) Адсорбция ионов Са2+.

В процессе окостенения большую роль играет ЩФ, которая содержится как в остеобластах, так и остеокластах. При нарушении костеобразования наблюдается уменьшение ЩФ в костях, плазме и в других тканях. При восстановлении костной ткани после переломов содержание ЩФ в костной мозоли резко увеличивается

При рахите, который характеризуется увеличением количества остеобластов с недостаточным обызвест-влением основного вещества, содержание ЩФ в крови увеличивается в плазме крови. ЩФ принимает участие в образовании основного орагнического вещества кости.

Установлено, что включение Са2+ в кости является активным процессом. Это отчетливо доказывается тем, что живые кости воспринимают Са2+ более интенсивно, чем стронций. После смерти такой избирательности уже не наблюдается. Избирательная способность зависит от температуры и проявляется только при 37о. В процессе минерализации имеет значение рН. При повышении рН кости фосфат кальция откладывается в кости скорее. В кости имеется относительно большое количество цитрата - около 1%. Доставка веществ в кость происходит по гаверсовым каналам и лакунам.

Факторы, влияющие на метаболизм костей. Витамин D. стимулирует всасывание Са2+ в кишечнике. Поэтому недостаток витамина D проявляется в снижении поступления Са2+. Отсюда недостаточность обызвествления кости и развитие рахита при дефиците витамина D. Напротив, при избытке витамина D наблюдается усиленное рассасываие костей и увеличение концентрации Са2+ в сыворотке крови. Повышение Са2+ и Р в крови приводит к значительному их увеличению в моче и образованию камней в почках

Витамин А. При недостатке витамина А нарушается рост скелета. При избытке - у детей наблюдается деформация костей. Это объясняется деполимеризацией и гидролизом хондроитинсульфата, входящего в состав хряща.

Витамин А. При недостатке витамина А нарушается рост скелета. При избытке - у детей наблюдается деформация костей. Это объясняется деполимеризацией и гидролизом хондроитинсульфата, входящего в состав хряща.

Паратгормон, гормон ПЩЖ повышает концентрацию Са в крови благодаря его действию на кишечник, кости и почки/ Паратгормон ингибирует реабсорбцию Р в почечных канальцах, что приводит к его понижению в плазме. Метаболический эффект паратгормона опосредуется его действием на остеоциты, которые в свою очередь оказывают регуляторное влияние на структуру матрикса кости.

Паратгормон активирует связанную с мембраной костных клеток аденилатциклазу и увеличивает поступление Са2+ в эти клетки. Увеличение внутриклеточной концентрации Са2+ в костных клетках приводит к следующим основным эффектам: 1)Активации клеточных систем, участвующих в рассасывании кости; 2)Ускорению превращения клеток-предшественников в остеобласты и остеокласты; 3)Ингибированию синтеза коллагена остеобластами.

Кальцитонин синтезируется в паращитовидных железах и, частично в щитовидной железе. Его влияние на концентрацию Са в крови прямо противоположно действию паратгормона. Он стимулирует перенос Са и Р из крови в кости, ускоряет отложение Са и ингибирует его выход из костей. Первоначальный эффект заключается в стимулировании выхода Са из кости, активируя кальциевый насос. Но в то же время он стимулирует поглощение Са Мх. В результате конечный эффект будет в снижении Са в крови.

Нарушения метаболизма костной ткани, которые приводят к ее частичному рассасыванию, могут возникать вследствие нарушений в процессе минерализации костного матрикса (остеомаляция) или неправильного образования матрикса (остеопороз). Остеопороз часто возникает при недостатке витамина С, плохом питании, при длительной неподвижности

МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН (МЕТАБОЛИЗМ Fe2+, Са2+, Р, F) МЕТАБОЛИЗМ ЖЕЛЕЗА У новорожденных детей Hb гораздо больше в организме, чем им требуется: у них выше и концентрация Hb в Эр, и количество самих Эр. Это является компенсаторным ответом на относительно низкое напряжение О2 в условиях внутриутробной жизни. В течение нескольких недель после рождения разрушение Эр превышает их создание, при этом может наблюдаться желтуха.

Однако в течение этого периода железо практически отсутствует в экскрементах ребенка. В результате задержки железа потребности ребенка в нем в течение нескольких месяцев с момента рождения оказываются достаточно обеспеченными внутренними резервами. Это благоприятный момент, т.к. грудное молоко практически не содержит железа. В последующий период потребности организма ребенка и взрослого определяются скоростью выведения Fe из организма.

Ежедневное обновление Hb у взрослых эквивалентно примерно 20 мл ЭР или 25 мг железа. Обновление Эр не вызывает дополнительной потребности в экзогенном железе, т.к. железо, освобождающееся из фагоцитированных Эр, почти полностью доступно для повторной реутилизации. В период роста ребенка основное значение имеет потребность в железе для синтеза Hb, миоглобина, цитохромов, каталазы и других хромопротеидов. Особенно много надо железа в период полового созревания. Максимальная потребность в железе наблюдается у юношей в 15- 16 лет. У взрослых мужчин ежедневная потребность в железе нужна для компенсации относительно небольших потерь с мочой и желчью , она составляет около 0,9 мг/сутки.

У женщин, в связи с менструацией, потребность в железе на 30-90% больше, чем у мужчин. Потребление железа у женщин возрастает также в период беременности, примерно еще на 60%. При недостаточном содержании железа в пище беременной женщины у нее развивается гипохромная анемия.

Хотя физиологическую потребность в железе рассчитать довольно просто, однако установить потребность в пищевом железе гораздо труднее. Дело в том, что железо очень плохо всасывается в кишечнике. Большая часть Fe в натуральных пищевых продуктах находится в виде "органического железа", оно входит в состав комплексов, которые плохо всасываются. Железо образует многочисленные нерастворимые соли. Образование таких солей в кишечнике снижает всасывание железа. Неорганический фосфат снижает всасывание железа.

Железо в составе белой муки утилизируется легче, чем в составе непросеянной пшеничной муки. Еще легче усваивается железо из мяса, несмотря на то, что там оно находится в составе гема. Восстановленное железо всасывается быстрее, чем окисленное. Аскорбиновая кислота увеличивает усвояемость железа. Таким образом, количество железа в пище должно в 5-10 раз превышать расчетную физиологическую норму. Ежедневное потребление 12 мг железа взрослыми и 6-15 мг детьми различных возрастных групп является вполне достаточным.

ВСАСЫВАНИЕ Fe В КИШЕЧНИКЕ В норме на уровне слизистой кишечника функционирует "блок" для всасывания железа. Переход железа из содержимого кишечника в кровь регулируется с помощью специального белка-переносчика - ферритина. Железо в кишечнике 2-х-валентное, в слизистой оно окисляется до 3-х валентного состояния и быстро соединяется с апоферритином, образуя ферритин.

В клетках слизистой оболочки кишечника железо снова восстанавливается до 2+ и отделяется от апоферритина. Освободившийся апоферритин перетаскивает новые порции железа в энтероцит. В этом процессе важное значение имеют аскорбиновая кислота и белок - церулоплазмин. Освободившееся от связи с ферритином железо выходит в кровь и связывается с белком трансферрином, который переносит его к тканям.

Ферритин участвует в депонировании железа в ткани печени. Если ферритина недостаточно, то часть железа откладывается в форме гранул большого размера, которые называются гемосидерином. Гемосидерин - нормальный компонент большинства тканей, но если его откладывается слишком много, это ведет к повреждению клеток - гемосидерозу.

Другим компонентом системы метаболизма железа является белок плазмы крови - трансферрин который участвует в транспорте железа. Его концентрация в плазме составляет 0,4г/100 мл. При нормальном уровне плазменного железа (100 мкг/100 мл) трансферрин насыщен железом на 30%. По сравнению с другими белками плазмы крови трансферрин проявляет наиболшее сродство к железу.

Трансферрин связывает 2 иона Fe и переносит в ткани, где на поверхности клеток имеются специальные рецепторы к трансферрину. Обнаружены также рецепторы на опухолевых клетках. Железо является фактором роста для опухолей. Поэтому опухолевые клетки усиленно захватывают железо, а организм в целом при этом страдает от дефицита Fe, развивается анемия.

В организме Fe находится в основном в ЭР (70%), 20-25% - в депо. В депонировании, участвуют два белка ферритин и гемосидерин. С возрастом количество гемосидерина возрастает. В норме депо Fe - это костный мозг и печень. При отравлении препаратами Fe, при частых переливаниях крови, внутренних кровотечениях гемосидерин откладывается в разных тканях, развивается гемосидероз. То же самое - при недостаточности трансферрина (редкое генетическое заболевание).

Свободное железо вызывает спазм сосудов, увеличивает ПОЛ. 5% Fe входит в состав миоглобина мышц (депо О2 в мышцах), около 3-4% - в железосодержащих ферментах: цитохромах, пероксидазах, каталазе, железо-серных комплексах тканевого дыхания и в микросомальной системе окисления

ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНЫЕ СОСТОЯНИЯ Железодефицитное состояние наблюдается примерно у 1/2 женщин и детей. его можно обнаружить еще до развития анемии. При этом человек чувствует повышенную утомляемость, головные боли, у него наблюдается бледность кожных покровов.

Причины ЖЕЛЕЗО-дефицитных состояний: 1) недостаток железа в пище; 2)нарушение всасывания при низкой кислотности желудочного сока, энтеритах, патологии печени, где синтезируется мукозный ферритин. 3)Рост ребенка; 4)острые воспалительные процессы; 5)опухоли; 6)лечение тетрациклином, цитостатиками; 7) кровотечения.